Leichtbau

Neuartige Stahlsorten erlauben Höchstleistungen

| Autor: Stéphane Itasse

Zur Herstellung des Verbundwerkstoffs Tribond werden Brammen aus verschiedenen Stahlsorten miteinander warmgewalzt.
Zur Herstellung des Verbundwerkstoffs Tribond werden Brammen aus verschiedenen Stahlsorten miteinander warmgewalzt. (Bild: Thyssenkrupp/Rainer Schröer)

Mehr Energieeffizienz, mehr Materialeffizienz, besserer Leichtbau: Die Kunden traktieren Hersteller von Stahlprodukten mit immer höheren Anforderungen. Die Stahlhersteller reagieren mit neuartigen Produkten, die vielerlei Verbesserungen erlauben.

Insbesondere die Autoindustrie muss leichtere Produkte herstellen, um die CO2-Emissionen zu mindern. Um Karosseriegewicht zu sparen, hat Thyssenkrupp Steel Europe mit Tribond einen dreischichtigen Werkstoffverbund aus Stahl zur Warm­umformung vorgestellt. Die beiden zunächst erhältlichen Ausführungen Tribond 1200 und Tribond 1400 sind für sicherheitsrelevante Strukturen im Fahrzeug gedacht und vereinen hohe Zugfestigkeiten und Duktilität. Das liegt am Werkstoffaufbau: „Tribond besteht aus einem harten Stahl in der Mitte und einem weichen Stahl oben und unten. Durch den harten Kern erreichen wir eine sehr hohe Festigkeit, durch die weichen Deckschichten eine sehr gute Umformbarkeit“, erläutert Dr. Julia Mura, Produktmanagerin bei Thyssenkrupp Steel Europe. Verglichen mit einem konventionellen höchstfesten Stahl erreicht Tribond laut Hersteller bei der Duktilität einen um bis zu 150 % vergrößerten Biegewinkel bei vergleichbaren Streckgrenzen und Zugfestigkeiten.

Drei zusammen gewalzte Brammen ergeben den Werkstoffverbund

Bei der Herstellung werden drei Brammen übereinandergelegt, zu einem Paket verschweißt und zusammen warm- und kaltgewalzt sowie beschichtet. Im Warmwalzprozess führen hohe Temperaturen und Drücke zu Diffusion zwischen den Lagen und zu Verbindungen auf atomarer Ebene.

Leichtbau durch weniger, aber hochfesten oder ultrahochfesten Stahl: Dieses Konzept verfolgt auch der schwedische Hersteller SSAB. Mit Docol 1700 M bietet das Unternehmen bereits seit 2014 eine Stahlgüte für sicherere und leichtere Fahrzeuge. „Mit der neuen Güte wird es möglich, dünne und leichte Stoßfänger mit hohem Energieaufnahmevermögen und Eigenschaften zu produzieren, die mit anderen Werkstoffen schwer zu realisieren sind“, berichtet Olof Carré, Global Product Manager für den Bereich Automotive bei SSAB. Der martensitische Stahl eignet sich für die Rollumformung. Die Zugfestigkeit von 1700 MPa wird dadurch erreicht, dass er in der Produktion eine spezielle Wärmebehandlung in Verbindung mit einer sehr hohen Abkühlgeschwindigkeit erfährt. Laut Carré erfüllt der Werkstoff dennoch die Forderungen der Autohersteller nach einer kostengünstigen Produktion.

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Weitere hoch- und höchstfeste Stahlsorten kommen bald auf den Markt

Innerhalb der kommenden Monate wollen die Schweden zwei neue warmgewalzte, hochfeste Stähle für Fahrzeugchassis auf den Markt bringen. „Diese Stähle werden eine Zugfestigkeit von mehr als 800 beziehungsweise 1000 MPa und einzigartige Eigenschaften für eine größtmögliche Lochaufweitung und Duktilität haben“, kündigt José Puente Cabrero, Portfoliomanager Automotive Products bei SSAB, an. Nach seinen Worten will das Unternehmen zudem neue Stähle zum Presshärten mit einer Zugfestigkeit von mehr als 2000 MPa, aber dennoch guter Umformbarkeit einführen.

Beim Einsatz von höher- und höchstfesten Stählen, wie Dual- oder Komplexphasenstählen, wurden allerdings von einigen Anwendern verstärkt Probleme mit dem Kantenrissverhalten beobachtet, wie Frank Heidelberger, Leiter Marketing der Salzgitter Flachstahl GmbH, berichtet: „Das führte dazu, dass ein Umformprozess, der in der Simulation als machbar eingestuft wurde, in der Praxis nicht ohne umfangreiche Werkzeugänderungen realisiert werden konnte.“

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